[发明专利]一种基于叶酸偶联碳量子点的肿瘤靶向纳米探针及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳量子点，它由如下原料制成：柠檬酸、尿素、含磷化合物、N,N‑二甲基甲酰胺；所述柠檬酸、尿素、含磷化合物质量比为：(1～3):(0.5～1.5):(1.6～5)，所述柠檬酸、N,N‑二甲基甲酰胺的质量体积比为：(1～3):(5～15)g/mL；本发明还提供了一种肿瘤靶向纳米探针，它由叶酸和前述碳量子点共价连接而成。本发明碳量子点发射波长长、活体成像表现佳、量子产率高、穿透性强、安全性高、细胞摄取量大、稳定性高且制备方法便捷易行的碳点XLLCDs，能够成功与叶酸实现偶联，偶联后在肿瘤细胞中具有更强的特异性摄取，能够在体内靶向肿瘤成像，是一种优异的肿瘤探针材料，在生物成像领域具有极高的应用价值。

技术领域

本发明属于生物成像材料领域，具体涉及肿瘤靶向纳米探针及其制备方法。

背景技术

目前，癌症仍然是全球性的公共卫生问题，随着正常细胞通过复杂的转化过程癌变，肿瘤生物标志物在早期癌症诊断方面发挥了强大作用，表现出可靠的分析，诊断和预测价值。当前的方法，例如用于检测癌症生物标志物的免疫测定等方法无法完全满足临床需求。

在此同时，生物医学领域进步的光学成像的研究已经将癌症诊断研究推向了新的领域，光学成像具有出色的灵敏度和分辨率。尤其是荧光成像使其过程可以可视化。因此，生物标志物越来越多地被采用用于癌症的荧光靶向和成像。叶酸受体(FR)是重要的癌症生物标志物之一，分子量为38kDa，在许多恶性上皮细胞(包括卵巢癌、宫颈癌和乳腺癌等癌细胞)中异常高表达，而在正常细胞中分布极少。

不同程度的FR表达使得可以通过检测FR的表达来检测癌症。叶酸(FA)由于其高的特异性亲和力、稳定性和相容性是FR的理想配体。叶酸(FA)是一种易于连接的代谢性维生素，FA及其结合物可以通过受体介导的内吞作用被内化进细胞，具有非免疫原性。因此FA与荧光纳米材料相偶联制成荧光探针材料的策略有望用于探测FR，从而识别癌细胞。

荧光探针材料通常具有以下特征：(1)高荧光量子产率，可以大大提高灵敏度；(2)长吸收和发射波长，可以克服生物系统中自发荧光引起的干扰并提高了荧光检测的信噪比；(3)斯托克斯位移大，可减少荧光检测由荧光自猝灭和瑞利引起的误差散射；(4)优异的溶解性和稳定性，可抑制荧光物质的聚集，同时良好的抗光漂白能力和光稳定性都有利于荧光材料在分析和检测中的应用；(5)优异的生物相容性，这对于体内生物成像十分重要。

已有研究将具有良好光学性能的传统量子点(QD)与FA连接以标记癌细胞。但是大多数量子点包含对细胞有毒的重金属元素，影响其在生物医学利用。所以选择更良性的荧光纳米材料替换QD十分必要。碳量子点(CD)，简称碳点，是纳米碳的新兴成员，已被证明是生物成像剂的有效候选者。其具有诸多的优势，包含荧光可调、耐光漂白、稳定性好、亲水性强、自发光性、具有良好的生物相容性和易于的表面装饰等优点，正好满足荧光探针材料的需求，优于传统的QD。Song等首先制备了FA偶联的荧光CD，用于区分HeLa癌细胞(J.Mater.Chem.22(2012)12568–12573.)。Lei等报道了用FA对CD进行氢键修饰，以增强光学性能。细胞成像的空间分辨率(Biosens.Bioelectron.64(2015)119–125)。Lei等进一步制备了通过静电相互作用打开荧光探针(FA-PEI-CD)在FA和PEI-CD之间实现快速，专一地渗透到HeLa中和HepG2癌细胞(Sens.Actuators B:Chem.230(2016)714–720)。其他一些文献也报道了将荧光CD与FA结合作为追踪癌细胞的识别标签。

然而，随着荧光探针技术的不断发展，对碳点的波长、稳定性、生物相容性等提出来更多、更高的要求。而碳点作为一类相对独立的纳米材料，碳源的微小变化，便可能产生出一种新的碳点，造成性能的迥异，与FA的偶联同样可能对碳点的性能造成无法预料的影响。因此，对具有更优异性质的碳点进行不断探索，研发一种发射波长长，稳定性、生物相容性好，且量子产率高的新碳点，并与叶酸成功偶联实现对肿瘤的靶向荧光成像，将具有非常重要的意义。

发明内容